基于顶空GC×GC-TOF/MS的花生油掺伪鉴别方法

胡为,韩凤梅,张良晓,李培武,王秀嫔,陈勇,张文

(1.中药生物技术湖北省重点实验室(湖北大学)，湖北 武汉 430062;

2.中国农业科学院油料作物研究所，湖北 武汉 430062)



基于顶空GC×GC-TOF/MS的花生油掺伪鉴别方法

胡为1,2,韩凤梅1,张良晓2,李培武2,王秀嫔2,陈勇1,张文2

(1.中药生物技术湖北省重点实验室(湖北大学)，湖北 武汉 430062;

2.中国农业科学院油料作物研究所，湖北 武汉 430062)

摘要：花生油因其独特香味备受消费者青睐，其市场价格普遍较高，因此成为利益驱动的食用油掺伪的重要对象，其中廉价食用油甚至非食用油添加花生油香精，以假乱真冒充花生油的情况尤为严重.采用顶空全二维气相色谱-飞行时间质谱技术(HS-GC×GC-TOF/MS)，顶空温敷温度为150 ℃，温敷时间30 min，气相二维炉温高于一维炉温10 ℃，调制周期为4 s，以花生油和花生油香精的挥发性成分为检测对象，建立花生油中花生油香精掺伪鉴别技术，即通过识别花生油中是否存在花生油香精的特征成分实现花生油香精掺伪鉴别，为有效识别花生油香精掺伪提供必要的技术支撑.

关键词：花生油香精；特征性成分；GC×GC-TOF/MS；掺伪鉴别

0引言

花生油因其独有香味，备受消费者欢迎，是世界上主要的食用植物油之一[1].花生油富含人体所需的能量和营养成分，能够提升食物的风味和口感[2]，其市场价格普遍较高.因此成为不法商贩掺伪的重要的对象.其中向廉价食用油甚至是非食用油中添加花生油香精，以假乱真冒充花生油的情况尤为严重，相关报道常见于网络新闻和纸质版报纸，这种花生油的掺伪现实，严重干扰了花生油产业的发展，对消费者的合法权益和身体健康构成了严重的威胁，因此，建立有效的花生油香精掺伪鉴别技术势在必行.

花生油的特征香味成分主要是挥发性成分，花生油香精亦是味道相仿的挥发性组份与配料调配而成[3]，研究花生油和花生油香精挥发性成分并区分两者之间组成差异，是花生油香精掺伪鉴别的有效方法.气相色谱法是目前食用油挥发性成分分析的最常用的方法[4-8].但由于食用油的挥发性成分组成复杂，当前的气相色谱法分析结果中存在较多重叠峰，造成有效信息的丢失.全二维气相色谱是一个正交分离系统，把分离机理不同而又相互独立的两根色谱柱串联组成二维气相色谱，经一维柱分离后的每一个馏分经调制器聚集以脉冲方式进入二维色谱柱进一步分离，通过温度和色谱柱极性的变化实现分离[9].全二维气相色谱具有分辨率高、峰容量大、灵敏度高、分析时间短、定性可靠性增强等特点[10-11]，为食用植物油挥发性成分的分析提供了新的手段.

花生油国家标准GB 1534-2003规定“花生油中不得掺有其他食用油和非食用油，不得添加任何香精和香料”.本文中采用顶空全二维气相色谱-飞行时间质谱技术(GC×GC-TOF/MS)，以花生油和花生油香精的挥发性成分为检测对象，建立花生油香精掺伪鉴别技术，即通过识别花生油中是否存在花生油香精的特征成分实现花生油香精掺伪鉴别.

1材料和方法

1.1样品和材料25个花生油样品，3个大豆油样品，上述样品均由实验室购买的花生种子与大豆种子经物理压榨制备，低温(4 ℃)保存.

花生油香精(油溶性，MF-3081)购自汕头明德公司.Leco全二维气相色谱-飞行时间质谱(安捷伦6890N).太古(TenGuard)TZC-0502K 全自动家用榨油机，佛山太电智能科技有限公司.美的(Midea)MM721NH1-PW 微波炉，佛山顺德区美的微波电器制造有限公司.YP6002电子分析天平，上海越平科学仪器有限公司.拜杰BJ-200中药研磨机，拜杰家居公司顶空样品瓶.

1.2油样制备先将花生和大豆种子清理干净，然后用研磨机将其磨碎后放入太古榨油机，启动压榨模式.收集压榨出来的油样，放入离心管，在离心机内于4 500 r/min离心5 min，分离下层沉淀物，取上清的油样备用，每个不同种类花生油或大豆油油样按顺序编号.

添加有香精的掺伪油样的制备：取2 mL大豆油添加0.1%花生油香精，制备掺伪油样.

1.3色谱条件Leco(USA)全二维气相色谱-飞行时间质谱(Pegasus 4D GC×GC-TOF/MS，安捷伦6890N)；柱系统由两根色谱柱组成：一维色谱柱：HP-5MS(Agilent，60 m×250 μm×0.1 μm)，二维色谱柱：Rxi-17Sil MS(2 m×150 μm×0.15 μm).一维柱炉温初始为40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升温至200 ℃，保持1 min.二维柱比一维柱的温度高10 ℃；分流比为10∶1；载气为氦气，流速为1.0 mL/min.)

气相色谱进样口温度为200 ℃，传输线从二维色谱进入离子源的色谱柱部分温度225 ℃，调制周期是浓缩一维柱流出的分析物冷吹到二维柱时间，为4 s.取2 mL油样于10 mL顶空进样瓶中，采用顶空进样方式进样的条件为: CTC自动进样器进样体积1 mL，温敷温度150 ℃，温敷时间30 min，搅拌速率为500 r/min，提取时的搅拌温度为100 r/min，搅拌持续5 s停2 s，针的温度为150 ℃，针的吹扫时间为30 s，气相循环时间包括炉温冷却时间为55 min.

1.4数据处理方法初始数据由ChromaTOFTM工作站预处理.提取信噪比高于10的色谱峰，采用相似度匹配标准质谱库搜索对未知化合物进行定性分析.采用自动化色谱峰面积积分方法定量.25个花生油样本中检测到的共有挥发性成分和花生油香精特征成份筛选由实验室使用Matlab软件编写的程序完成.

2结果和讨论

2.1花生油样品挥发性成分分析为了有效鉴别花生油中花生油香精的掺伪，首先需要对花生油挥发性成分进行分析.为了获得真实花生油挥发性成分组成，本研究采用种子实验室内物理压榨方式制备实验样品，保证了实验数据的可靠性.采用实验室前期建立的食用植物油挥发性成分分析技术即直接顶空进样并使用全二维飞行时间质谱分析挥发性成分信息，对25个花生油样品进行了分析，通过色谱峰面积自动化积分和标准质谱库搜索，探索性鉴定花生油中含量0.5%以上的114种挥发性成分[12].

2.2花生油香精挥发性成分分析以一种香精为例，采用GC×GC-TOF/MS分析方法，对该花生油香精的挥发性成分进行了分析.采用通过色谱峰面积自动化积分和标准质谱库搜索方法，鉴定出该花生油香精相对含量0.5%以上的挥发性成分200种，通过与25个自榨花生油挥发性成分比较，筛选出该花生油香精的特征性成分5种，详细信息如表1所示.利用本研究中筛选的5种该花生油香精的特征成分，可以有效地实现该花生油香精的掺伪鉴别.

表1　花生油香精特征挥发性成分

2.3花生油香精掺伪鉴别为了进一步验证利用花生油香精特征成分实现花生油香精掺伪鉴别的方法，本研究在3个大豆油中分别添加0.1%的花生油香精(油溶性，MF-3081，购自汕头明德公司)，并利用GC×GC-TOF/MS分析方法，对该假冒花生油的挥发性成分进行了分析，利用5个特征成分的保留时间和质谱特征，在3个假冒花生油的GC×GC-TOF/MS数据中查找特征成分的存在情况.如表2所示，3个假冒花生油中均能找到该花生油香精的特征成分，证实了该油样为假冒花生油，验证了本方法的有效性.由于本方法中鉴别的花生油香精含有多个特征化合物，有效地避免了方法的假阳性，确保了方法的有效性.

表2　花生油香精掺伪样品中特征性挥发成分的含量　%

3结论

本文中采用顶空全二维气相色谱-飞行时间质谱技术(HS-GC×GC-TOF/MS)，以花生油和花生油香精的挥发性成分为检测对象，建立花生油香精掺伪鉴别技术，即通过识别花生油中是否存在花生油香精的特征成分实现花生油香精掺伪鉴别，通过3个掺伪样品的鉴别结果的验证，证实本方法的有效性，利用本方法建立花生油香精特征成分数据库，可为有效识别花生油香精掺伪提供必要的技术支撑.

4参考文献

[1] Alexandra S C, Aswathy S, Keith R S. Peanut and peanut products: a food safety perspective[J]. Food Control, 2013, 32: 296-303.

[2] Coelho S B, de Sales R L, Iyer S S, et al. Effects of peanut oil. load on energy expenditure , body composition, lipid profile, and appetite in lean and overweight adults[J]. Nutrition, 2006(6): 585-592.

[3] Amanda E S, Kevin J J, Bryan J P, et al. Comprehensive two-dimensional gas chromatography of volatile and semi-volatile components using a diaphragm valve-based instrument[J]. J Chromatogr A, 2003, 983: 195-204.

[4] Xie Z S, Xu X J, Xie Ch Y, et al. Volatile components of rhizoma alpiniae officinarum using three different extraction methods combined with gas chromatography-mass spectrometry[J]. J Pharmaceut Biomed, 2013(3): 215-220.

[5] Gao Q, Sha Y F, Wu D, et al. Analysis of the volatile components emitted from cut tobacco processing by gas chromatography/mass spectrometry thermal desorption system[J]. Talanta, 2012, 101: 198-202.

[6] Gholivand M B, Abolghasemi M M, Piryaei M, et al. Microwave distillation followed by headspace single drop microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) for fast analysis of volatile components of Echinophora platyloba DC[J]. Food Chem, 2013, 138: 251-255.

[7] Lipsky S R. The fused silica glass capillary column for gas chromatography - the anatomy of a revolution[J]. J Chromatogr Lib, 1985, 32: 257-282.

[8] Kohr J, Engelhardt H. Characterization of quartz capillaries for capillary electrophoresis[J]. J Chromatogr A, 1993, 652: 309-316.

[9] 许国旺，叶芬，孔宏伟，等. 全二维气相色谱技术及其进展[J]. 色谱, 2001, 19(2):132-136.

[10] Brian D F, Ryan B W, Brendon A P, et al. Fast, high peak capacity separations in comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry[J]. J Chromatogr A, 2012, 1266: 116-123.

[11] Yasuyuki Z, Shunji H, Akihiro F, et al. Rapid automatic identification and quantification of compounds in complex matrices using comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to high resolution time-of-flight mass spectrometry with a peak sentinel tool[J]. Anal Chim Acta, 2013, 778: 54-62.

[12] Hu W, Zhang L X, Li P W, et al. Characterization of volatile components in four vegetable oils by headspace two-dimensional comprehensive chromatography time-of-flight mass spectrometry[J]. Talanta, 2014,129: 629-635.

(责任编辑游俊)

An adulteration detection methods for peanut oil flavor based onHS-GC×GC-TOF/MS

HU Wei1,2, HAN Fengmei1, ZHANG Liangxiao2, LI Peiwu2,WANG Xiupin2, CHEN Yong1, ZHANG Wen2

(1.Hubei Province Key Laboratory of Biotechnology of Chinese Traditional Medicine(Hubei University), Wuhan 430062,China; 2.Oil Crops Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430062, China)

Abstract:Peanut oil is one of favorite edible oils in China due to its special and favorable aroma. Since the price of peanut oil is often higher than other edible oils, it becomes an important target of edible oil adulteration. The phenomenon of adulteration with cheaper edible oil or even non-cooking oil and peanut oil essence is serious. In this study, volatile components in peanut oil and peanut oil essence were detected by HS-GC×GC-TOF/MS. Incubate temperature was 150 ℃, incubate time was 30 min. The secondary oven was operated at 10 ℃ higher than the primary oven throughout. The cryogenic modulation was used with modulation period (PM) of 4.0 s. The characteristic volatile components in peanut oil flavor were found and used to detect the adulteration of peanut oil with peanut oil flavor. The results of test samples indicate that the method proposed in this study could effectively detect the adulteration of peanut oil flavor.

Key words:peanut oil flavor; characteristic compound; GC×GC-TOF/MS; adulteration detection

中图分类号:Q599，O65

文献标志码:A

DOI:10.3969/j.issn.1000-2375.2016.02.005

文章编号:1000-2375(2016)02-0113-03

作者简介:胡为(1988-)，女，硕士生；韩凤梅，通信作者，副教授，E-mail:1597114874@qq.com;李培武，通信作者，研究员，E-mail：peiwuli@oilcrops.cn

基金项目:国家科技支持计划项目(2012BAK08B03)、国家自然科学基金(21205118)、国家农产品质量安全风险评估重大项目(GJFP2014006)资助

收稿日期:2015-08-29